Diamant

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Contexte

Le diamant est la substance naturelle la plus dure connue. On le trouve dans un type de roche ignée connue sous le nom de kimberlite. Le diamant lui-même est essentiellement une chaîne d'atomes de carbone qui se sont cristallisés. La dureté unique de la pierre est le résultat de la nature densément concentrée des chaînes carbonées. Comme d'autres roches ignées, la kimberlite s'est formée au cours de milliers d'années par l'action volcanique qui s'est produite lors de la formation de la croûte terrestre. La kimberlite est située à l'intérieur de ces anciennes sphères d'activité volcanique, souvent à proximité de chaînes de montagnes, dans des puits verticaux qui s'étendent profondément à l'intérieur de la terre. À l'intérieur de la kimberlite se trouvent des gisements intermittents de diamants, l'un des nombreux minéraux présents. Cependant, toutes les kimberlites ne contiennent pas de diamant. D'autres pierres souvent trouvées avec des diamants sont le mica, le grenat et le zircon. La kimberlite peut avoir une teinte bleu-gris, ainsi appelée fond bleu -ou s'il est exposé à l'air, il peut avoir une teinte jaunâtre et est appelé sol jaune.

Historique

On pense que les diamants ont été découverts pour la première fois en Inde il y a environ 6 000 ans dans les lits des rivières de la région. Les commerçants étaient chargés d'amener les pierres précieuses aussi loin à l'est que la Chine et à l'ouest jusqu'à Rome à l'époque classique et au début du Moyen Âge. Les Chinois ont été les premiers à se moquer de la nature exceptionnellement dure de la pierre précieuse et l'ont utilisée comme outil pour tailler d'autres pierres. Pline l'Ancien, un érudit romain, a écrit sur le diamant au premier siècle. Le mot lui-même vient du terme grec adamas ce qui signifie « invincible » ou « invincible ».

Dès les premiers jours, le diamant a été imprégné de mystère et de superstition. Parce qu'ils étaient si rares - d'abord trouvés uniquement en Inde - c'est devenu une superstition répandue que le diamant a conféré à son porteur des pouvoirs spéciaux. Ils étaient portés au combat pour assurer la victoire et parfois invoqués comme antidote au poison. D'autres superstitions associées à la pierre comprenaient la mise en garde selon laquelle la placer dans la bouche entraînerait une perte de dents. Dans d'autres cas, le diamant finement broyé, transformé en poudre, était considéré comme un poison efficace. En effet, les experts s'accordent à dire que même sous une forme pulvérisée, l'acuité unique du minéral déchirerait de minuscules trous dans le tube digestif. Parce qu'il est à la fois la substance naturelle la plus dure et l'une des plus rares, les diamants ont toujours atteint des prix extrêmement élevés. La valeur extrême de la pierre en a également fait une forme de richesse portable en temps de guerre et de bouleversement.

L'extraction réelle des diamants en tant qu'industrie remonte à l'Inde jusqu'à environ 800 à 600 av. L'Inde était la seule source connue de roches pendant plus de mille ans, jusqu'à ce qu'elles soient déterrées à Bornéo vers après JC 600. Au Moyen Âge, le diamant était éclipsé par certaines des pierres précieuses les plus colorées comme le rubis et l'émeraude. Ces autres pierres ont trouvé leur place dans les bijoux des riches et puissants d'Europe plus facilement que le diamant. De plus, les techniques de taille des pierres précieuses n'avaient pas encore été développées pour libérer l'éclat de la pierre. Les diamants étaient généralement laissés dans leur état naturel ou façonnés par une taille rudimentaire. Au 17ème siècle, cependant, un lapidaire vénitien nommé Vincenzo Peruzzi a développé la soi-disant taille brillante. Cette taille a révélé les subtilités et la perfection naturelle de la pierre.

Le diamant se trouve dans un type de roche ignée connue sous le nom de kimberlite. Comme d'autres roches ignées, la kimberlite s'est formée au cours de milliers d'années par l'action volcanique qui s'est produite lors de la formation de la croûte terrestre. À l'intérieur de la kimberlite se trouvent des gisements intermittents de diamants, l'un des nombreux minéraux présents.

Au XVIIIe siècle, des gisements de diamants ont été découverts au Brésil en petites quantités, puis en Australie, en Russie et aux États-Unis. Les pierres précieuses brésiliennes ont d'abord été emmenées en Inde et expédiées en Europe en tant que diamants indiens, car les gens considéraient les pierres précieuses non indiennes moins précieuses. Au 20e siècle, une mine américaine près de Murfreesboro, dans l'Arkansas, était ouverte à l'exploitation minière publique de nouveauté pour une somme modique. Des diamants de haute qualité ont été trouvés en Sibérie, mais la température extrêmement froide a rendu l'exploitation minière à grande échelle impossible.

En 1866, la plus grande cache de diamants du monde a été découverte en Afrique du Sud. Des enfants avaient trouvé une pierre et l'avaient ramenée à la maison, et un voisin curieux l'a transmise à un commerçant, qui l'a donnée à un géologue. Il a été découvert qu'il s'agissait d'un diamant de taille énorme et valant une petite fortune. L'Afrique du Sud connaît bientôt une ruée vers les diamants et des bidonvilles surgissent avec l'afflux de prospecteurs. Finalement, les diverses mines et sociétés minières de la région ont été regroupées sous le contrôle de l'organisation DeBeers. Avec DeBeers Consolidated Mines, Ltd., une organisation centrale de vente et une société de négoce de diamants, ce conglomérat contrôle environ 80 % de la production mondiale de diamants. L'extraction de diamants contemporaine est centrée à Kimberley, en Afrique du Sud, et réalisée par DeBeers. Toutes les six semaines environ, des représentants de la DeBeers Diamond Trading Company invitent une liste spéciale de grossistes en diamants (moins d'une centaine dans le monde) à Londres pour voir des lots présélectionnés de la gemme. C'est la seule méthode par laquelle les diamants sud-africains DeBeers arrivent sur le marché.

Applications industrielles

Dans les temps modernes, les diamants sont devenus indispensables à l'industrie. Le magnat de l'automobile Henry Ford a été le premier à découvrir les utilisations industrielles contemporaines de la pierre. Il a parrainé des recherches sur ses applications pour le secteur manufacturier, en particulier en tant qu'abrasif à faible coût, et la région de Detroit est devenue une plaque tournante pour les revendeurs d'outils diamantés. L'industrie aéronautique a suivi l'exemple du secteur automobile, devenant un fervent utilisateur de produits à base de diamant. Les diamants utilisés pour les applications industrielles sont généralement de qualité inférieure à ceux trouvés sur le marché des pierres précieuses, mais ils conservent les mêmes propriétés de dureté et de durabilité. diamant Les outils durent beaucoup plus longtemps que ceux fabriqués à partir d'autres sources et offrent une précision presque inégalée dans la coupe d'autres substances. De plus, ces outils fonctionnent plus rapidement et plus silencieusement que d'autres alternatives.

Les outils fabriqués à partir de diamants industriels sont utilisés dans les domaines de la fabrication de miroirs et d'optiques ainsi que dans les activités de forage gazier et pétrolier. Dans l'industrie textile, des appareils fabriqués à partir de diamants sont utilisés pour découper des motifs. En médecine, les instruments de coupe fabriqués à partir de diamants sont utilisés pour trancher proprement les os et les tissus. L'industrie de la construction utilise des outils diamantés pour le meulage et la coupe du béton et de la chaussée. Les diamants sont également utilisés pour fabriquer des aiguilles pour les tourne-disques stéréo.

Caractéristiques physiques

Les diamants sont des chaînes de carbone. Le carbone est l'une des substances les plus répandues sur la planète. Sous une forme, c'est du graphite simple, utilisé dans les crayons, mais sous sa forme cristallisée, il prend une tout autre apparence que le diamant. Sur l'échelle utilisée par les minéralogistes pour mesurer la dureté des minéraux, les diamants sont classés dix sur une échelle de un à dix. Les diamants sont mesurés en carats, l'unité de mesure standard pour les pierres précieuses. Un carat équivaut à peu près à un cinquième de gramme. Le carat peut être divisé en points sur une échelle de 100. L'une des raisons pour lesquelles les diamants sont si prisés est que la lumière qu'ils absorbent est réfléchie directement vers l'extérieur, si la pierre a été correctement taillée. La structure cristalline inhabituelle de la gemme permet ce haut degré de réfractabilité. En raison de leur structure, les diamants sont également d'excellents conducteurs de courant électrique.

Structurellement, le diamant peut être décrit comme un octaèdre. Cela signifie qu'il y a à l'intérieur des pyramides doubles à quatre côtés de chaînes carbonées qui se rencontrent à la base. Des cubes ou dodacaèdres - une forme à douze côtés - se trouvent également à l'intérieur de la pierre. Parfois, de petites poches triangulaires appelées trigones peuvent être observées.

Les diamants se trouvent dans la nature dans une variété de teintes. Les diamants incolores ou blancs sont les plus courants, tandis que certaines pierres teintées sont rares et précieuses. Les nuances peuvent être jaune, bleu, rose, vert ou ambre. En Afrique du Sud, il est courant de voir des diamants oranges comme des bijoux, mais c'est une coutume qui n'a pas fait son chemin dans le reste du monde. Certains des diamants les plus célèbres au monde sont les diamants de couleur, le lourd Dresden Green, par exemple, et le tristement célèbre Hope Diamond. Ce dernier, de couleur bleue, est censé contenir une certaine énergie négative, et de nombreux décès inexpliqués ont été associés à ses propriétaires. Il fait maintenant partie de la collection de la Smithsonian Institution à Washington, DC.

Extraction et Raffinage

Les diamants sont extraits soit des cheminées de kimberlite sous la surface de la terre, soit des gisements alluviaux. Des dépôts alluviaux (lits fluviaux) se sont produits lorsque l'action volcanique a transporté de la kimberlite et d'autres minéraux du centre d'activité vers des systèmes d'irrigation naturels. Ces diamants se trouvent assez près de la surface de la terre. Dans l'exploitation alluviale, des quantités considérables de sable doivent d'abord être retirées de la zone. Le sable et d'autres composants de ce type sont appelés surcharge, et de grands grattoirs mécaniques sont utilisés pour l'écarter. Sous les morts-terrains se trouve un lit de gravier, et les bulldozers ramassent le gravier et le mettent de côté en tas.

Les tas sont ensuite acheminés vers une usine de criblage, où les diamants sont extraits. Dans l'exploitation minière alluviale, il est parfois nécessaire d'atteindre le substrat rocheux sous le lit de gravier - ou parfois même sous le substrat rocheux lui-même - afin de déterrer les gisements de diamants. Le soubassement doit être minutieusement fouillé. Parfois, un énorme appareil à vide appelé Vacuveyer est utilisé à cette fin. Au fur et à mesure que le processus d'extraction se déroule de manière horizontale, les morts-terrains enlevés sont à nouveau déposés pour remplir les sites excavés.

L'extraction souterraine de la kimberlite pour le diamant nécessite également le déplacement d'énormes quantités de roches et d'autres matériaux afin de déterrer des pierres précieuses, mais à une échelle beaucoup plus grande que l'exploitation alluviale. Pour une partie de diamant découverte, on estime que 15 à 30 millions de parties de déchets doivent être évacuées. Contrairement aux efforts d'extraction d'or ou d'autres substances, les ingénieurs ne peuvent pas déterminer à l'avance si une zone a une grande abondance de diamants.

Exploitation minière

• 1 La spéléologie en bloc est la méthode la plus couramment utilisée pour extraire les diamants des gisements de kimberlite. Cette méthode offre le rendement le plus élevé et est donc la plus rentable. Tout d'abord, un grand trou vertical est creusé, généralement de 1750 pieds (533 m) de diamètre. Les niveaux sont placés environ tous les 40 pieds (12 m). Le long de ces niveaux se trouvent des tunnels horizontaux appelés galeries de raclage. Dans les galeries, il y a de petites ouvertures inclinées en forme de cône tous les 11 pieds (3 m) environ. Ces ouvertures mesurent environ quatre pieds sur quatre pieds. Lorsqu'une tranche horizontale est coupée au-dessus des cônes, généralement d'environ six pieds (1,8 m) de hauteur, la kimberlite commence à se briser et à tomber dans le cône et dans la galerie de raclage. Le matériau est ensuite poussé sur des camions. Les camions circulent sous terre à travers la zone minière et transportent la kimberlite collectée vers un dispositif de concassage.

Écrasement

• 2 Lors de l'opération de concassage, qui a lieu dans les installations minières souterraines, de gros morceaux de kimberlite sont fragmentés en segments plus facilement transportables. Après un premier concassage, la kimberlite traverse un grizzly ou un ensemble de barres de fer. Si les morceaux écrasés ne passent pas à travers le grizzly, ils sont encore trop gros et ils sont renvoyés pour un nouveau broyage. La kimberlite broyée est ensuite prélevée au-dessus de la surface pour un traitement ultérieur. Lorsqu'on ne trouve plus de kimberlite entrant dans les cônes, la zone est épuisée et les travaux passent à un niveau inférieur.

Séparer

• 3 Les vrais diamants doivent être séparés de la roche qui les entoure. Le concassage ou le broyage du matériau excavé est la première étape, mais cela se fait sous une forme rudimentaire afin de ne pas endommager les pierres précieuses potentielles à l'intérieur. Ensuite, un dispositif gravitaire est utilisé pour trier les portions contenant du diamant, appelées concentrés, des résidus ou de la roche de remplissage. L'une des méthodes les plus couramment utilisées pour séparer les deux est un type de bac à laver développé en Afrique du Sud dans les années 1870. La kimberlite décomposée et l'eau - dans un mélange appelé flaque d'eau - sont mises dans la casserole. La viscosité du mélange est un élément crucial, car les particules les plus légères monteront vers le haut, mais les diamants et autres minéraux lourds descendront au fond de la casserole.

  Une autre méthode pour découvrir les diamants utilise des séparateurs de médias. Un ragoût appelé bouillie est composé, généralement composé d'eau ajoutée au concentré broyé et aux résidus. De la poudre de ferrosilicium, qui a une densité élevée, est également ajoutée.

  La suspension peut être placée dans l'un des trois types de séparateurs de médias. Le premier est un réservoir en forme de cône, avec un élément d'agitation en forme de cône à l'intérieur. L'agitateur se déplace sur les côtés du réservoir, mais laisse suffisamment de place pour que les résidus les plus légers puissent remonter vers le haut et les éléments les plus lourds couler vers le bas. Dans un séparateur de médias de type à roue de levage, une roue est remplie à moitié de boue. Des palettes à l'intérieur agitent le mélange, soulèvent les particules lourdes du fond et les séparent du reste du mélange. Le troisième type de séparateur de média est connu sous le nom d'hydrocyclone. C'est une grande cuve qui tourne et, grâce à la force centrifuge, les particules les plus lourdes et riches en diamant sont séparées.

Graissage

• 4 Après cette séparation rudimentaire, le concentré se déplace vers une zone de graissage, une autre innovation dans la fabrication du diamant développée en Afrique du Sud à la fin du 19ème siècle. Mélangé avec de l'eau, le mélange de kimberlite et de diamant est placé sur une courroie ou une table graissée. Cet appareil est généralement incliné et vibré. La méthode fonctionne sur la prémisse que les diamants nouvellement excavés ne seront pas mouillés lorsqu'ils seront mis en contact avec de l'eau. Au lieu de cela, ils colleront à la graisse. La vaseline est généralement la substance préférée sur la courroie ou la table de graissage. L'eau emporte ensuite les particules non diamantées restantes. Le concentré chargé de diamants est ensuite balayé de la table et bouilli pour éliminer les traces de graisse. Dans une méthode plus récente, la technologie des rayons X est utilisée pour déterminer lequel des concentrés est du diamant et lequel est un matériau d'effluve.

Découpe

• 5 morceaux de diamant finissent par devenir de petites pierres précieuses parfaitement formées couramment utilisées dans les bagues de fiançailles et autres bijoux. Étant donné que le diamant est la substance connue la plus dure, la poussière de diamant doit être utilisée pour couper la pierre. Lors de la coupe, une minuscule rainure est incisée dans la surface du diamant et un fer à couper est inséré dans la rainure. Avec un coup rapide et puissant, le diamant devrait se fendre parfaitement le long de ses plans naturels. Le lapidaire détermine d'autres coupes en les marquant sur la surface avec de l'encre. Ensuite, une scie à diamant, huilée avec la combinaison inhabituelle de poussière de diamant et d'huile d'olive, est tournée verticalement sur la surface de la pierre précieuse brute. Cet appareil divise le diamant en de nouveaux segments. Ces pièces sont ensuite introduites dans un dispositif de type tour pour le meulage.

Le futur

Les diamants sont une ressource limitée. Le sort des diamants indiens est un bon exemple de ce que l'avenir pourrait réserver à l'industrie minière sud-africaine. Depuis la première découverte des pierres précieuses en Inde jusqu'à relativement récemment, on pense que plus de 12 millions de carats provenaient de l'Inde. Au milieu du 20e siècle, les ressources étaient presque épuisées et l'Inde ne produisait qu'environ 100 carats par an. Les diamants continueront d'être utilisés dans l'industrie et les entreprises de haute technologie, mais des fac-similés synthétiques – fabriqués pour la première fois en 1953 – peuvent accomplir certaines des tâches à l'origine du domaine exclusif de la pierre véritable. Ces pierres précieuses "fabriquées" ont les mêmes propriétés de dureté et de durabilité, et bien qu'elles ne soient jamais aussi populaires que le vrai diamant à des fins de décoration, elles sont bien adaptées aux applications industrielles.